纽约 - 芝加哥大学的研究人员，蓝星基因组学和其他地方开发了DNA 5-羟甲基胞嘧啶（5HMC）改性的基因组组织图，揭示其在组织特异性发育中的作用和潜在的诊断和预后生物标志物对于各种人类疾病。
在发表的一项研究自然通信周三，研究人员指出，5HMC已经与基因转录相关，用作生物标志物，以研究哺乳动物发育和人类疾病期间的动态DNA甲基化转化。有各种研究表明全球5HMC的变化与不同的发育过程，以及病理生物学，如癌症的开始和进展。但科学知识对5HMC的确切功能仍然不完整。
为了进一步调查其作用，调查人员试图在不同人类组织类型中开发一种基因组5HMC组织图，其目的是确定其如何涉及转录活性和组织特异性。
总共，使用下一代测序在10个来自10个器官系统中衍生自10器官系统的19例人组织中的5HMC，以鉴定基因组的5HMC分布，其通过组织类型唯一分离样品。进一步比较5HMC曲线具有转录om和组蛋白修饰的进一步比较显示，5HMC优先富集在组织特异性基因体和增强子上。
“虽然先前的研究表明，5HMC可以作为诊断和预后的优异生物标志物，用于诊断和预后，包括癌症，缺乏全身组织地图限制了我们对这一标志的全球理解及其潜在的组织特异性，”大学研究在一份声明中说，芝加哥化学教授川教教授致议员说。“新地图证实5HMC作为基因体和增强子的普遍基因活化标记，具有精湛的组织和细胞类型特异性，这是未来人类癌症早期诊断和对人类慢性病监测的关键。”
研究人员说，以前对5HMC的研究具有使用基于微阵列的技术，或者仅缺乏基因组的覆盖范围，或者仅集中于有限的组织类型。对于这项研究，它们开发了一种敏感的化学标记和下拉方法，称为5HMC-密封，其次是NGS。通过将它们与基因表达数据进行比较，进一步评估在组织样品中检测到的5HMC富集的区域，用于其调节潜力和组织特异性CIS.- 来自路线图表述项目的调节元素数据。
组织样本代表了来自神经，心血管，消化，生殖，内分泌，呼吸道，泌尿，整数，骨骼和淋巴器官系统的19种组织类型。在96个总标本中，从非癌机关取出79个样品，而剩余的17位于肿瘤切除时来自正常的相邻组织。
使用平铺微阵列的先前报告表明，Hoxa基因簇在不同的组织类型中具有高度可变的5HMC水平，因此研究人员研究了该观察是否可以在组织类型之间的5HMC-SEAL数据集中核管该观察。他们发现，峰的位置和富集水平确实不同于组织类型，特别是在远方相关的组织之间。
他们还发现，在相同组织类型内的供体样品之间致富集5HMC的富集似乎是高度一致的。这些数据证实了它们在各种组织中获得的基因组5HMC曲线的分析精度和再现性，提供了一种独特的资源，以研究基因组中的5HMC组织特异性分布。
一旦数据集建立，研究人员就确定了各种人类组织中的5HMC分布的几种常见特征。例如，尽管每个组织样品的鉴定的5HMC峰的总数在每个组织类型内变化，但是每种供体样品的峰的数量相似。从骨髓样品获得最低峰值数，而最高来自胎盘样品。此外，研究人员发现，5HMC峰在外显子和启动子上过度持有，并且在代表性区域持代表性，表明，尽管有不同的组织标识，则5HMC基因座在5HMC的已知基因组位置始终分布。
研究人员还试图通过将数据与公共数据集进行比较来调查不同表观群地区的背景下的5HMC修改。他们发现5HMC在调节染色质状态中高度富集，主要由组蛋白改性H3K4ME1标记并定义活性和侧翼转录起始位点，增强子区域和二价增强剂区。
在实验中确定5HMC修饰是否标记有组织特异性基因，研究人员检测到总共1,723个组织特异性的5HMC改性基因，其分离所有组织，胎盘显示出最大数量的组织特异性基因。来自相关解剖学或生理系统的样品还在5HMC富集中显示出明显的重叠。例如，与其他组织类型相比，脑特异性的5HMC改性基因在下丘脑样品中也显示出更高的修饰水平。此外，尽管由不同的胚胎谱系产生产生，但横向和乙状结肠段表现出用于组织特异性基因的类似修饰水平。
总体而言，研究人员表示，数据表明，5HMC可以标记特定的基因或启动子和增强剂，该增强剂经历了特定疾病发病机制的变化。
“本文提出的人组织5HMC地图提供了与已知的5MC分布，染色质可用性和人体组织中的各种组蛋白标记集成的临界和有价值的资源，以进一步了解表观群调节在人类发展和疾病进展中的作用，”它们总结。